En hydrographie, la bathymétrie est une technique de mesure permettant de visualiser le relief du fond de l’eau en créant un nuage de points 3D où chacun des points de sonde est géoréférencé dans un référentiel global tridimensionnel. Pour ce faire, une vedette hydrographique est équipée d’un SONAR, d’une centrale inertielle et d’un GNSS. Cependant, plusieurs sources d’incertitudes viennent altérer la qualité des points de sonde mesurés. C’est pourquoi, plusieurs efforts de recherche actuels visent l’élaboration d’estimateurs d’erreur permettant de détecter et de quantifier certaines erreurs systématiques en bathymétrie. Dans le contexte des ASV (Autonomous Surface Vehicles) ou véhicules autonomes de surface, ces estimateurs d’erreur ont pour but de rendre plus robustes les levés réalisés par ce type de véhicule, car les données acquises peuvent être validées en temps quasi-réel avant que le véhicule retourne à terre. Ceci permet d’assurer que les données respectent les spécifications demandées du levé hydrographique. Traditionnellement, de tels estimateurs d’erreur doivent être appliqués dans la zone de recouvrement d’au moins deux lignes de levé et représentant une région plane (i.e. un fond plat ou en pente). Ceci permet de vérifier la présence et la grandeur du biais de positionnement sur cette surface. Par ailleurs, de telles surfaces planes sont aussi d’intérêt pour la calibration automatique des systèmes d’acquisition bathymétrique. En effet, des plans sont nécessaires pour calculer les angles de visée entre la centrale inertielle et le sonar multifaisceaux. L’objectif de ce projet de maîtrise est d’élaborer une méthode robuste et fiable d’extraction de plans par croissance de régions dans un nuage de points bathymétriques. La solution élaborée permet d’obtenir la position et les paramètres des régions planes ainsi que leur qualité. Elle a été testée et validée avec différents jeux de données présentant une variété de morphologie du fond marin. / In hydrography, bathymetry is a measurement technique used to visualize the relief of the seabed by creating a 3D point cloud where each of the sounding points is georeferenced in a global three-dimensional reference frame. To do so, a hydrographic vessel is equipped with a SONAR, an inertial measurement unit (IMU) and a GNSS. However, several sources of uncertainty affect the quality of the measured sounding points. Therefore, current research efforts aim to develop error estimators to detect and quantify environmental and systematic bathymetric errors. In the context of Autonomous Surface Vehicles (ASVs), these error estimators aim to make the surveys more robust, since the data acquired can be validated in near real-time before the vehicle returns to the harbour. This ensures that the data meets the requested hydrographic survey specifications. Traditionally, such error estimators must be applied in the overlapping area of at least two survey lines and representing a flat region (i.e. a flat or slope bottom). On this surface, it is possible to check the presence and the magnitude of the positioning bias. Moreover, such flat surfaces are also of interest for automatic calibration of the bathymetric acquisition systems. Indeed, plans are needed to calculate the boresight angles between the inertial measurement unit and the multibeam sonar. The objective of this master’s project is to develop a robust and reliable method for extracting plans using region growing in a bathymetric point cloud. The developped solution provides the position and the parameters of the flat regions as well as their quality. It has been tested and validated with different datasets showing a variety of seabed morphology.

La Zone sismique de Charlevoix-Kamouraska (ZSCK) est la plus active de l'est du Canada. En dépit de cette forte activité, la récente colonisation du Québec limite les archives sismiques historiques aux 400 dernières années. Au Québec, plusieurs séismes provenant de la ZSCK et la Zone sismique de l'Outaouais (ZSO) ont atteint une magnitude égale ou supérieure à 6 sur l'échelle de Richter et ont causé des glissements de terrain depuis la déglaciation (Lamontagne, 1987). Reconstituer l'activité des zones sismiques au sud du Québec est donc primordial pour la gestion des risques naturels de la région, vu l'établissement d'une grande densité de population sur les argiles sensibles des mers postglaciaires. L'utilisation d'échosondeurs multifaisceaux permet la cartographie complète à haute résolution de la morphologie et l'identification de la dynamique sédimentaire dans les bassins lacustres. De façon complémentaire, les profils de sous-surface établissent un cadre stratigraphique alors que les carottes sédimentaires fournissent d'importantes informations sur les taux et processus de déposition. L'utilisation d'une telle approche dans le Lac Maskinongé, le Lac Mékinac, le Lac-aux-Sables et le Lac Saint-Joseph, tous situés sous l'influence de la ZSCK et/ou la ZSO, permet de reconstituer l'histoire sismique postglaciaire à partir des enregistrements sédimentaires de mouvements de masse subaquatiques présents dans leur bassin. Les données acquises entre 2012 et 2014 indiquent que ces bassins lacustres ont tous été fortement perturbés par des mouvements de masse subaquatiques durant l'Holocène, soit de la déglaciation à aujourd'hui et, ce, sur ≥ 36% de leur superficie. En utilisant les taux de sédimentation dérivés de l'activité radio-isotopique du 210Pb, lesquels varient entre 0,07 cm/an et 0,18 cm/an selon le lac, trois épisodes de tremblements de terre majeurs ont pu être datés : 1) lors de la déglaciation (vers 12,4 à 10,1 Ka BP dans la région d'étude) (par ex. : Shaw et al., 2006; Occhietti et al., 2011); 2) vers 810 ± 370 AD; et 3) 1663 AD (M ≥ 7) (Lamontagne, 1987; Locat, 2011). Les résultats suggèrent aussi qu'un tremblement de terre de forte intensité s'est produit vers 810 ± 370 AD, indiquant que le centre-sud du Québec peut être aussi soumis à d'importants séismes.